自動(dòng)化儀器儀表與控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

　　二、自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

　　(一)自動(dòng)化儀表與企業(yè)的信息化

　　信息技術(shù)的發(fā)展給自動(dòng)化儀表帶來(lái)兩方面的影響：一方面信息技術(shù)與自動(dòng)化儀表爭(zhēng)奪人才，在IT發(fā)展的高潮，許多有經(jīng)驗(yàn)的儀表工作者轉(zhuǎn)向IT行業(yè)，這也是近年儀表產(chǎn)品推出減緩的原因之一;另一方面自動(dòng)化儀表借用了TI行業(yè)一些成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，加快了信息的步伐。

　　信息化是當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，自動(dòng)化儀表技術(shù)包括了信息采集、信息處理以及信息的應(yīng)用這樣的過(guò)程，因此自動(dòng)化儀表技術(shù)實(shí)際上時(shí)信息技術(shù)的一個(gè)重要分支。所謂“企業(yè)集成”實(shí)際上是企業(yè)的信息集成和整合，所謂“信息爆炸”實(shí)際上時(shí)獲得信息超過(guò)了處理和應(yīng)用的能力，而為得到的應(yīng)用的一大障礙是信息表達(dá)的統(tǒng)一性不夠。如何提高處理和應(yīng)用信息的能力是當(dāng)前的主題。

　　信息化需要將現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體事物(包括原料、設(shè)備、產(chǎn)品、控制系統(tǒng)、儀表等)，生產(chǎn)流程(包括制造方法、工藝等)。企業(yè)的管理(包括采購(gòu)、銷售、物流等)用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理0和1來(lái)描述，然后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將處理的結(jié)果再反作用到現(xiàn)實(shí)世界。

　　信息化的前提是將現(xiàn)實(shí)世界以及現(xiàn)實(shí)世界事物之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為0和1，不能做到這一步信息化是不可能實(shí)現(xiàn)的。做到這一步就是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界建立信息模型。

　　信息模型是用一組簡(jiǎn)化的信息。按一定規(guī)則對(duì)事物所做的抽象描述。

　　信息模型定義包括了簡(jiǎn)化、規(guī)則和抽象三要素，這三要素的多樣性決定了可能的信息模型的多樣化，建立信息模型的過(guò)程包括了克服多樣性，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一性的任務(wù)。自動(dòng)化儀表和系統(tǒng)信息模型的目標(biāo)是：以毫不含糊的方式描述信息，以方便交換為基本定位，最終實(shí)現(xiàn)廣泛的可互操作性。

　　2006年9月，在德國(guó)柏林的IEC100周年慶活動(dòng)的自動(dòng)化論壇上，IFAC專家Diedrich教授作了題為《自動(dòng)化工廠的信息模型》的報(bào)告，介紹不同的控制層次，不同的生產(chǎn)階段的不同信息類型、不同信息處理技術(shù)和工具。

　　建立信息模型的工作是自動(dòng)化儀表領(lǐng)域的一項(xiàng)基本工作，也是統(tǒng)一信息表達(dá)的只能給藥手段，主要內(nèi)容包括：1.建立描述事物的規(guī)則;2.按照規(guī)則對(duì)所設(shè)計(jì)大量食物進(jìn)行描述，建立模型庫(kù)。

　　建立描述事物的規(guī)則是一項(xiàng)繁雜的研究工作，因?yàn)殡S著文化背景的不同、宗教信仰的不同、描述事物側(cè)重的不同、詳細(xì)程度的不同，描述的方案有很多種，我們需要的是在當(dāng)前信息處理能力相適應(yīng)的、能被公眾廣泛接受的方案，這種方案最終往往以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的形式出現(xiàn)。近兩年在制定這類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面取得明顯的進(jìn)展。

　　描述事物的規(guī)則按對(duì)象的屬性可簡(jiǎn)化分為3類：

　　(1)描述事物的信息模型。如描述生產(chǎn)原料、元件、控制系統(tǒng)儀生產(chǎn)用裝置、設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)、中間和最終產(chǎn)品內(nèi)容的信息模型，這種類型的模型要把對(duì)象的基本屬性描述出來(lái)，典型代表是IEC361987工業(yè)過(guò)程測(cè)量與控制過(guò)程設(shè)備目錄中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和元素系列標(biāo)準(zhǔn)和IEC61360與電子元件分類方案相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)元素類型系列標(biāo)準(zhǔn)。

　　(2)描述事物之間關(guān)系(尤其是定量關(guān)系)的模型。信息化的重要作用是對(duì)事物進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的條件是了解事物之間的(定量)關(guān)系。這種模型常常以數(shù)學(xué)模型的形式出現(xiàn)。這類模型往往針對(duì)性很強(qiáng)，難以建立統(tǒng)一的廣泛應(yīng)用的模型，因此較少以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的形式出現(xiàn)。

　　(3)描述對(duì)象過(guò)程信息模型。如生產(chǎn)過(guò)程、管理過(guò)程，典型代表是IEC62264企業(yè)系統(tǒng)集成系列標(biāo)準(zhǔn)。

　　在建立自動(dòng)化儀表及應(yīng)用的信息模型方面，我國(guó)高校和研究機(jī)構(gòu)早有研究。但并沒(méi)有將這項(xiàng)工作定位信息化促進(jìn)工業(yè)化的重要基礎(chǔ)，一直缺乏國(guó)家或行業(yè)層面，全面系統(tǒng)規(guī)劃和大規(guī)模的工作。

　　我國(guó)TC159全國(guó)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和TC124全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在跟蹤和采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面做了不少工作，除派出專家加入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工作組直接參加國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的指定外，還及時(shí)地將重要信息模型標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。有了這些建立信息模型的方法標(biāo)準(zhǔn)，后面需要做的工作室：宣傳、貫徹、學(xué)習(xí)這些手法，用這些方法建立各認(rèn)可的具有可互操作性的信息庫(kù)，應(yīng)用這些信息庫(kù)服務(wù)于企業(yè)的自動(dòng)化。

　　由于信息模型對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)和工程師還是新事物，上述這些工作在初期還相當(dāng)復(fù)雜，最重要的是我國(guó)制造企業(yè)較少主動(dòng)提出信息化的需求，因此我國(guó)在這方面相對(duì)較落后，迫切需要引起重視。

　　(二)自動(dòng)化儀表工程項(xiàng)目全局信息和全生命周期信息的整合

　　全局和全生命周期的信息化整合實(shí)際上是自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的全面可互操作性。可互操作性是分層次的，最基本的是過(guò)程控制機(jī)的互操作，即控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表表層免的可互操作，向上一層是控制系統(tǒng)維護(hù)與生產(chǎn)設(shè)備診斷信息的可互操作，在高一層是企業(yè)管理信息的客戶操作。全局信息化整合至少要實(shí)現(xiàn)全局信息的可互操作。